李春艷,陳進(jìn)汝,董壽堂,劉 熙,郝芳芳,李冬梅,李丹丹
(1.大理大學(xué)藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院,云南大理 671000;2.大理大學(xué)第一附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,云南大理 671000)
肝臟疾病包括慢性肝炎、酒精脂肪肝、肝纖維化、肝硬化和肝癌。肝纖維化是各種慢性肝病的共同病理過(guò)程,其最終發(fā)展為肝硬化,更是肝細(xì)胞癌(hepatocellularcarcinoma,HCC)的前兆〔1〕。肝纖維化是肝臟細(xì)胞外基質(zhì)(ECM,以膠原蛋白為主要成分)的合成與代謝失調(diào)的結(jié)果,導(dǎo)致肝內(nèi)膠原過(guò)多或異常的膠原纖維沉積的病理狀態(tài)及相關(guān)改變,引起肝內(nèi)、外循環(huán)障礙,影響肝細(xì)胞與血液之間的物質(zhì)交換〔2〕。在各種參與肝纖維化的細(xì)胞中,肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell,HSC)的活化是肝纖維化發(fā)生的核心環(huán)節(jié)〔3〕,活化的HSC一方面合成分泌大量的膠原蛋白(膠原蛋白水解酶活性被抑制),導(dǎo)致ECM合成降解失衡而大量沉積于組織間隙中;另一方面,活化的HSC通過(guò)自分泌方式異常合成轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1),合成的TGF-β1又作用于鄰近的HSC,啟動(dòng)HSC活化〔4-5〕。持續(xù)的HSC激活導(dǎo)致細(xì)胞表型發(fā)生改變,由原有的HSC轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞而導(dǎo)致肝臟結(jié)構(gòu)的重構(gòu),即肝纖維化病變〔6〕。故能抑制HSC增殖,減少Ⅰ型膠原(ColⅠ)、III型膠原(ColⅢ)的含量,可作為藥物治療肝纖維化的靶點(diǎn),加之臨床研究和實(shí)驗(yàn)證實(shí),肝纖維化通過(guò)積極有效的治療可以逆轉(zhuǎn),從而提高患者生存率和改善生活質(zhì)量,但發(fā)展到肝硬化階段則很難逆轉(zhuǎn)。因此,防治肝纖維化是治療的關(guān)鍵。
云南泡核桃主產(chǎn)于云南漾濞地區(qū),為漾濞泡核桃(Juglans sigillata D.)系胡桃科(Juglandaceae)胡桃屬(Juglans)植物的成熟果實(shí)。該核桃屬植物具有抗腫瘤、消炎、鎮(zhèn)痛〔7-11〕及抗氧化〔12-13〕等藥理作用。研究發(fā)現(xiàn),HSC活化、增殖及膠原合成與氧化應(yīng)激引起的脂質(zhì)過(guò)氧化有關(guān)〔14〕。如有文獻(xiàn)報(bào)告,ROS能夠?qū)е翲SC的活化增殖〔15〕。同時(shí)研究表明〔16〕脂質(zhì)過(guò)氧化物3壬?。℉NE)能促使MAPK活化,提高PDGF受體結(jié)合活性,進(jìn)而導(dǎo)致HSC的活化,促進(jìn)肝纖維化。另外,持續(xù)的炎癥也是導(dǎo)致肝纖維化的重要因素。因此具有抗炎抗氧化的藥物對(duì)肝纖維化本身就有治療效果。鑒于以上理論依據(jù),加之未見(jiàn)相關(guān)研究報(bào)告云南泡核桃殼抗肝纖維化作用,故本文考察云南泡核桃殼對(duì)HSC增殖的影響,及其對(duì)正常人肝細(xì)胞(L-02)的毒性作用,以篩選出活性高、毒性小的抗肝纖維化提取物,在此基礎(chǔ)上檢測(cè)云南泡核桃殼提取物干預(yù)下HSC培養(yǎng)上清中TGF-β1、ColⅠ、ColⅢ的含量,初步探討其抗肝纖維化的作用機(jī)制。
1.1 云南漾濞泡核桃殼提取物及得率 本實(shí)驗(yàn)所用樣品采于云南大理漾濞縣,經(jīng)大理大學(xué)生藥教研室夏從龍教授鑒定為胡桃科(Juglandaceae)胡桃屬(Juglans)植物云南泡核桃(Juglans sigillata D.)的成熟果實(shí)。HTK-D:醇提水沉后經(jīng)堿提酸沉法得到的濾液,一倍醇溶后得到(得率為0.20%);HTK-F:濾液兩倍醇溶得到的濾液再五倍醇溶得到的沉淀HTK-F(得率為0.21%);HTK-DEF:醇提水沉后經(jīng)堿提酸沉法得到的濾液,一次五倍醇溶,過(guò)濾,得沉淀HTK-DEF(得率為0.70%)。
1.2 細(xì)胞株 HSC、L-02均購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院昆明動(dòng)物研究所細(xì)胞庫(kù)。
1.3 試劑與儀器 DMEM高糖培養(yǎng)基、胎牛血清、PBS均購(gòu)自Gibco公司;0.25%胰蛋白酶(Thermo公司);噻唑藍(lán)(MTT)、Hepes、雙抗(青霉素100 mg∕L,鏈霉素100 mg∕L)、二甲基亞砜(DMSO)均購(gòu)自Sigma公司;秋水仙堿(西雙版納版納藥業(yè)有限公司,批號(hào):07010);TGF-β1檢測(cè)試劑盒(欣博盛生物科技有限公司);膠原檢測(cè)試劑盒(南京建成生物工程研究所);連續(xù)波長(zhǎng)酶標(biāo)儀(Bio-Tek);Es-315高壓滅菌器(日本Tomykogyo);Yj-1450無(wú)菌操作臺(tái)(蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);微量移液器(Gilson);IX-7倒置相差顯微鏡(Olympus);水套式CO2細(xì)胞培養(yǎng)箱(Thermo公司)。
2.1 細(xì)胞接種HSC用完全培養(yǎng)基 (含10%滅活FBS的DMEM)在37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng),試驗(yàn)時(shí)取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞,0.25%胰酶消化、離心后,棄去上清液,完全培養(yǎng)基調(diào)細(xì)胞濃度至1×105個(gè)∕mL,100 μL∕孔接種于96孔板,置于37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)12 h。
2.2 云南泡核桃殼提取物對(duì)HSC增殖的影響 將已培養(yǎng)HSC細(xì)胞12 h的培養(yǎng)板,棄去上清液,分別于每孔加入濃度梯度HTK-D、HTK-F、HTK-DEF樣品溶液,終濃度為1 000.00、250.00、62.50、15.63、3.91、0.98 μg∕mL,每個(gè)濃度設(shè)3個(gè)復(fù)孔,同時(shí)設(shè)置陽(yáng)性對(duì)照組(秋水仙堿)、陰性對(duì)照組和空白對(duì)照組。放置37 ℃、5%CO2培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)24、48、72 h后,棄去上清液,每孔加入20 μL MTT(5 mg∕mL)溶液,繼續(xù)培養(yǎng)4 h后,加入150 μL∕孔DMSO溶液,紫色結(jié)晶溶解后,在波長(zhǎng)490 nm處檢測(cè)各孔OD值,按下式計(jì)算抑制率。
抑制率(%)=[1-(OD實(shí)驗(yàn)-OD空白)(∕OD陰性-OD空白)]×100%
2.3 云南泡核桃殼提取物對(duì)L-02細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)
棄去已培養(yǎng)12 h的L-02細(xì)胞培養(yǎng)板上清液,待測(cè)樣品的加入和對(duì)照同“2.2”。于37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中分別培養(yǎng)24、48、72 h,棄去上清液,每孔加入5 mg∕mL MTT 20 μL,繼續(xù)培養(yǎng)4 h,再加入DMSO溶液150 μL∕孔,待紫色結(jié)晶溶解后,在波長(zhǎng)490 nm檢測(cè)各孔OD值,按下式計(jì)算出存活率。
存活率(%)=(OD實(shí)驗(yàn)-OD空白)(∕OD陰性-OD空白)×100%
2.4 ELISA法檢測(cè)TGF-β1含量 按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作。顯色后,以空白孔調(diào)零,在波長(zhǎng)490 nm處讀取OD值。以O(shè)D值為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)所測(cè)得的OD值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算出云南泡核桃殼提取物上清中TGF-β1的相應(yīng)濃度。
2.5 ELISA法檢測(cè)ColⅠ、ColⅢ含量 按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作,設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)品組、樣品組(云南泡核桃殼提取物HTK-D、HTK-F、HTK-DEF)及空白組,顯色后,以空白孔調(diào)零,在波長(zhǎng)490 nm處讀取OD值;以O(shè)D值為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)品濃度為橫坐標(biāo),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,根據(jù)所測(cè)得的OD值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算出ColⅠ、ColⅢ含量的相應(yīng)濃度。
2.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理,數(shù)據(jù)以(xˉ±s)表示,各組間均數(shù)比較采用方差齊性檢驗(yàn)后單因素方差分析,兩兩組間比較采用LSD-t比較,P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
3.1 云南泡核桃殼提取物對(duì)HSC增殖的影響 肝纖維化發(fā)生的中心環(huán)節(jié)是HSC的激活,HSC的過(guò)度激活、增殖是肝纖維化形成的關(guān)鍵。故抑制HSC的增殖,是目前研發(fā)抗肝纖維化藥物的靶點(diǎn)之一。從表1中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:從24 h到48 h,隨著云南泡核桃殼提取物與HSC作用時(shí)間的延長(zhǎng),云南泡核桃殼各提取物平行濃度下的抑制作用增強(qiáng)。與陰性對(duì)照組比較,24 h時(shí),HTK-D、HTK-F分別在1 000.00、250.00 μg∕mL時(shí)對(duì)HSC增殖的抑制差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),HTK-DEF僅在1 000.00 μg∕mL時(shí)對(duì)HSC增殖的抑制差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);48 h時(shí),HTK-D、HTK-DEF在15.63 μg∕mL至1 000.00 μg∕mL時(shí)抑制HSC增殖差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),HTK-F對(duì)HSC增殖的抑制差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的濃度范圍為 62.5~1 000.00 μg∕mL。云南泡核桃殼各提取物與HSC孵育至72 h時(shí),云南泡核桃殼提取物對(duì)HSC細(xì)胞增殖的抑制作用并不隨時(shí)間延長(zhǎng)而增強(qiáng),由此可得出抑制HSC增殖作用較好的時(shí)間點(diǎn)為云南泡核桃殼各提取物與HSC細(xì)胞作用48 h。
表1 云南泡核桃殼提取物對(duì)HSC細(xì)胞增殖作用(xˉ±s,n=3)
3.2 云南泡核桃殼提取物對(duì)L-02細(xì)胞的毒性作用
由于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,針對(duì)靶細(xì)胞HSC治療的抗肝纖維化藥物不能有效地被攝取及無(wú)細(xì)胞選擇性,可能影響其他組織器官正常的生理功能而引起無(wú)法預(yù)期的嚴(yán)重副作用,故實(shí)驗(yàn)中考察云南泡核桃殼提取物對(duì)L-02的毒性作用,以期篩選出活性高、毒性小的抗肝纖維化活性提取物。根據(jù)“3.1”得出的結(jié)果,云南泡核桃殼提取物與HSC細(xì)胞作用48 h時(shí),抑制HSC增殖作用較好,故考察HTK-D、HTK-F、HTK-DEF分別與人正常細(xì)胞L-02細(xì)胞作用48 h后,對(duì)L-02細(xì)胞的毒性作用。從表2中的結(jié)果可知,云南泡核桃殼提取物HTK-D與L-02細(xì)胞作用48 h 后,在1 000.00 μg∕mL時(shí),仍有50%以上的L-02細(xì)胞存活,其CC50>1 000.00 μg∕mL。云南泡核桃殼提取物HTK-F、HTK-DEF對(duì)L-02細(xì)胞的CC50分別為354.73、457.09 μg∕mL。
表2 云南泡核桃殼提取物對(duì)L-02細(xì)胞的毒性作用(xˉ±s,n=3)
3.3 云南泡核桃殼提取物對(duì)TGF-β1的作用 在肝纖維化過(guò)程中,TGF-β被認(rèn)為是一類重要的細(xì)胞生長(zhǎng)調(diào)控因子,尤其是其亞型TGF-β1,被證實(shí)參與多種纖維化病變發(fā)生發(fā)展〔17〕。故在實(shí)驗(yàn)中考察云南泡核桃殼提取物對(duì)TGF-β1生成的影響。云南泡核桃殼各提取物與HSC細(xì)胞作用48 h后,收集上清,ELISA法檢測(cè)其上清中TGF-β1的含量,與陰性對(duì)照組比較,HTK-D、HTK-F、HTK-DEF在 62.50、250.00、1 000.00 μg∕mL時(shí)均能降低HSC通過(guò)自分泌方式異常生成TGF-β1(P<0.05),以1 000.00 μg∕mL時(shí)的作用較顯著(P<0.01)且呈濃度依賴性。見(jiàn)表3。
3.4 云南泡核桃殼提取物對(duì)I型膠原、III型膠原的作用 活化的HSC細(xì)胞合成分泌大量的膠原蛋白,導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)合成降解失衡而大量沉積于組織間隙中,實(shí)驗(yàn)中采用ELISA法檢測(cè)云南泡核桃殼提取物與HSC作用48 h后培養(yǎng)上清中Col I、Col III的含量。從表4中數(shù)據(jù)可知,與陰性對(duì)照組比較,HTK-D、HTK-F、HTK-DEF分別在各濃度梯度下均能減少Col I、Col III的生成(P<0.05,P<0.01),且均呈濃度依賴性。
我國(guó)慢性肝炎患者數(shù)千萬(wàn),是病毒性肝炎流行高發(fā)區(qū),加上某些有毒物質(zhì)或藥源性所致的肝損傷,都有可能發(fā)生肝纖維化。目前學(xué)者普遍認(rèn)為,肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展模式為急性→慢性→肝纖維化→肝硬化→肝癌,肝硬化為不可逆階段,而肝纖維化為一動(dòng)態(tài)過(guò)程,屬可逆病變〔6,18〕,故尋找高效的抗肝纖維化藥物,阻斷肝纖維化向肝細(xì)胞癌惡性演變,是治療各種肝病的根本目標(biāo)。肝纖維化是繼發(fā)于各種原因引起的肝臟炎癥或損傷后組織修復(fù)過(guò)程中的代償反應(yīng),以肝臟ECM過(guò)度沉積及分布異常為病理特征〔19〕。在肝纖維化過(guò)程中,調(diào)控肝臟ECM沉積的重要細(xì)胞是HSC,且HSC細(xì)胞的過(guò)度激活、增殖是肝纖維化形成的關(guān)鍵。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:48 h時(shí)云南泡核桃殼提取物HTK-D、HTK-F、HTK-DEF均能抑制HSC的增殖,HTK-D、HTK-F在1 000.00 μg∕mL下抑制HSC增殖的抑制率分別為(60.28±0.01)%、(67.37±0.01)%,提示醇提水沉后經(jīng)堿提酸沉法得到的濾液,一倍醇溶后得到HTK-D、濾液兩倍醇溶得到的濾液再五倍醇溶得到的沉淀HTK-F并不隨著醇溶倍數(shù)的增加而使得活性成分的含量降低而影響其抑制HSC增殖的作用,改變提取工藝經(jīng)醇提水沉后經(jīng)堿提酸沉法得到的濾液,一次五倍醇溶,過(guò)濾,得沉淀HTK-DEF,在1 000.00 μg∕mL時(shí)對(duì)HSC增殖的抑制率為(59.02±0.01)%,與HTK-D、HTK-F在1 000.00 μg∕mL的抑制率相差不大,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)提示云南泡核桃殼提取物不同提取工藝得到HTK-D、HTK-F、HTK-DEF中均含有抑制HSC細(xì)胞增殖的活性成分。在此基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)還考察云南泡核桃殼提取物對(duì)正常人肝細(xì)胞的毒性作用,以篩選出活性高、毒性小的抗肝纖維化提取物。在云南漾濞泡核桃殼提取物中,HTK-D對(duì)L-02細(xì)胞毒性小,CC50>1 000.00 μg∕mL,而HTK-F、HTK-DEF均對(duì)L-02細(xì)胞有一定的毒性作用,其CC50分別為354.73、457.09 μg∕mL??芍?,云南泡核桃殼提取工藝不同影響其毒性作用的大小。
表3 48 h云南泡核桃殼提取物對(duì)TGF-β1的抑制作用(xˉ±s,n=3)
表4 48 h云南泡核桃殼提取物對(duì)ColⅠ、ColⅢ的影響(xˉ±s,n=3)
TGF-β1可激活HSC合成ECM,抑制肝細(xì)胞再生,誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡,同時(shí)激活更多的HSC細(xì)胞,進(jìn)一步促進(jìn)肝纖維化的進(jìn)程,降低TGF-β1表達(dá)和生成,對(duì)緩解肝纖維化形成有著重要意義。實(shí)驗(yàn)中收集云南泡核桃殼各提取物與HSC細(xì)胞作用48 h后的培養(yǎng)上清,采用ELISA法檢測(cè)其上清中TGF-β1的含量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示HTK-D、HTK-F、HTK-DEF在62.50~1 000.00 μg∕mL均能抑制HSC細(xì)胞生成TGF-β1(P<0.05)且呈濃度依賴性。采用LSD-t統(tǒng)計(jì)分析,得知HTK-D、HTK-F、HTK-DEF之間對(duì)抑制HSC生成TGF-β1差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示云南泡核桃殼提取工藝不同對(duì)抑制HSC生成TGF-β1無(wú)影響。
在肝纖維化過(guò)程中,活化的HSC細(xì)胞除通過(guò)自分泌方式異常合成TGF-β1外,還合成分泌大量的膠原蛋白,而膠原蛋白水解酶活性被抑制,導(dǎo)致ECM合成增多,降解減少,進(jìn)而大量沉積于組織間隙中。而肝臟中的ColⅠ、ColⅢ則由HSC細(xì)胞合成。故在實(shí)驗(yàn)中考察云南泡核桃殼提取物對(duì)膠原生成的抑制作用,在HTK-D、HTK-F、HTK-DEF與HSC作用48 h后,收集培養(yǎng)上清用ELISA法檢測(cè)ColⅠ、ColⅢ的含量。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:HTK-D、HTK-F、HTK-DEF在各濃度梯度下均能減少ColⅠ、ColⅢ的生成(P<0.05,P<0.01),且均呈濃度依賴性。采用LSD-t統(tǒng)計(jì)分析,HTK-D、HTK-F、HTK-DEF對(duì)抑制HSC生成ColⅠ差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但對(duì)抑制HSC生成ColⅢ差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,提示云南泡核桃殼提取工藝不同對(duì)抑制HSC生成ColⅠ無(wú)影響,但對(duì)抑制HSC細(xì)胞生成ColⅢ有影響,抑制ColⅢ生成作用較好的提取工藝為經(jīng)醇提水沉后經(jīng)堿提酸沉法得到的濾液,一次五倍醇溶,過(guò)濾,得到的沉淀HTKDEF,其次為HTK-F的提取工藝,最后為HTK-D的提取工藝。
綜上所述,云南泡核桃殼提取物HTK-D、HTK-F、HTK-DEF具有抑制HSC細(xì)胞增殖的作用,且HTKD對(duì)L-02細(xì)胞毒性小。云南泡核桃殼3個(gè)提取物物均具有抑制HSC細(xì)胞增殖作用,其作用機(jī)制可能與減少TGF-β1、ColⅠ、ColⅢ的生成作用有關(guān)。云南泡核桃殼較好的抗肝纖維化活性部位為醇提水沉經(jīng)堿提酸沉法后一倍醇溶得到的沉淀即HTK-D。
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